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1. 如图所示,A是静止在赤道上随地球自转的物体,B、C是同在赤道平面内的两颗人造卫星,B位于离地高度等于地球半径的圆形轨道上,C是地球同步卫星。则下列正确的是( )
A.
物体A随地球自转的周期大于卫星B的周期
B.
物体A随地球自转的角速度大于卫星B的角速度
C.
卫星B的线速度大于卫星C的线速度
D.
物体A随地球自转的向心加速度大于卫星C的向心加速度
【考点】
万有引力定律的应用;
【答案】
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多选题
普通
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1. 如图中的
、
、
、
、
所示,人们称为拉格朗日点。若飞行器位于这些点上,会在太阳与地球共同引力作用下,可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动。若发射一颗卫星定位于拉格朗日
点,下列说法正确的是( )
A.
该卫星绕太阳运动的周期和地球自转周期相等
B.
该卫星在
点处于非平衡状态
C.
该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度
D.
该卫星在
处所受太阳和地球引力的合力比在
处小
多选题
容易
2. 已知地球的质量为M,半径为R,表面的重力加速度为g,那么地球的第一宇宙速度的表达式有( )
A.
B.
C.
D.
多选题
容易
3. 设想人类开发月球,不断把月球上的矿藏搬运到地球上,假定经过长时间开采后,地球仍看作均匀球体,月球仍沿开采前的圆周轨道运动,则与开采前相比( )
A.
地球与月球间的万有引力将变大
B.
地球与月球间的万有引力将变小
C.
月球绕地球运动的周期将变长
D.
月球绕地球运动的周期将变短
多选题
容易
1. 如图所示,M、N为两颗绕地球做匀速圆周运动的卫星,下列说法正确的是( )
A.
M的运行周期比N的小
B.
M的角速度比N的小
C.
M的线速度比N的大
D.
M的向心加速度比N的小
多选题
普通
2. 利用引力常量
G
和下列某一组数据,可以计算出地球质量的是( )
A.
地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转)
B.
人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速率及周期
C.
月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离
D.
地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离
多选题
普通
3. 如图所示,行星绕太阳的公转可以看成匀速圆周运动。在地图上容易测得地球一水星连线与地球一太阳连线夹角
α
, 地球一金星连线与地球一太阳连线夹角
β
, 两角最大值分别为
、
。则( )
A.
水星的公转周期比金星的大
B.
水星的公转向心加速度比金星的大
C.
水星与金星的公转轨道半径之比为
D.
水星与金星的公转线速度之比为
多选题
普通
1. 科学研究表明,当天体的逃逸速度(即第二宇宙速度,其大小为第一宇宙速度的
倍)超过光速c时,该天体就是黑洞。2023年9月,由中国科学家领导的国际合作团队首次证实了黑洞存在自转,已知引力常量为G,则一个质量为M、半径最大的黑洞,其自转周期的最小值为( )
A.
B.
C.
D.
单选题
普通
2. 假设地球可视为质量均匀分布的球体,已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g
0
, 在赤道的大小为g;地球自转的周期为T,引力常数为G,则地球的密度为( )
A.
B.
C.
D.
单选题
普通
3. 关于万有引力公式
的理解,以下说法中正确的是( )
A.
牛顿首先得到了万有引力定律,并且用实验测定了引力常量
G
的数值
B.
由公式
可知,两物体紧靠在一起时万有引力无穷大
C.
可看作质点的两物体间的引力可用公式
计算
D.
两个质点质量不变,距离变为原来的2倍,则它们之间的万有引力将变为原来的
单选题
普通
1. 物体在万有引力场中具有的势能叫做引力势能。若取两物体相距无穷远时的引力势能为零,一个质量为
的质点距质量为
的引力中心为
时,其万有引力势能为
, G为万有引力常量。已知地球的质量为
, 一颗质量为
的人造地球卫星以半径
绕地球运行。
(1)
求卫星动能的大小;
(2)
若要使此卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径从
增大为
, 此过程中卫星发动机所消耗的最小能量为多少?
解答题
普通
2. 北京时间2024年6月4日7时38分,嫦娥六号着陆器上的上升器携带月球样品自月球背面起飞,成功将上升器送入预定环月轨道。6月6日14时48分,嫦娥六号上升器成功与轨道器和返回器组合体(简称“组合体”)完成月球轨道的交会对接。已知上升器(含样品)的总质量为m,月球质量为M,月球的半径R,组合体到月球中心的距离为r,引力常量为G,忽略月球的自转。
(1)
求月球表面的重力加速度大小g;
(2)
月球表面没有大气层。上升器从着陆器上发射时,通过推进剂燃烧产生高温高压气体,从尾部向下喷出而获得动力。若发射之初上升器加速度大小为a,方向竖直向上,不考虑上升器由于喷气带来的质量变化,求喷出气体对上升器的作用力大小F;
(3)
取上升器与月球相距无穷远时引力势能为零,它们距离为r时,引力势能为
, 求上升器从月球表面返回并与组合体成功对接所需要的最少能量E。
解答题
普通
3. 飞船在发射后至与空间站对接前的运行过程可以简化为如图所示,飞船在环绕地球的椭圆轨道的远地点点火加速,进入空间站所在的圆形轨道,对接后与空间站形成组合体一起继续做匀速圆周运动。已知引力常量为
, 地球的质量为
, 组合体的质量为
, 组合体到地心的距离为
, 地球半径为
。
(1)
组合体受到地球的万有引力大小为( )
A.
B.
C.
D.
(2)
与重力势能类似,飞船在地球的引力场中具有引力势能,引力势能和动能统称为机械能。引力势能的变化可以用引力做功来量度,引力做正功则引力势能减少,引力做负功则引力势能增加。由此可知,飞船在椭圆轨道上从近地点到远地点的运行过程中,下列说法正确的是( )
A.
动能不变
B.
引力势能减小
C.
机械能不变
D.
机械能增大
(3)
场是一种客观存在的物质,组合体与地球之间的万有引力是通过引力场发生的。设组合体受到的引力大小为
, 组合体与地球之间的引力势能为
, 类比电场强度的定义,下列表达式可以反映组合体所在轨道上引力场强度的是( )
A.
B.
C.
D.
综合题
普通
1. 为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为( )
A.
2:1
B.
4:1
C.
8:1
D.
16:1
单选题
容易
2. 宇航员王亚平在“天宫1号”飞船内进行了我国首次太空授课,演示了一些完全失重状态下的物理现象。若飞船质量为m,距地面高度为h,地球质量为M,半径为R,引力常量为G,则飞船所在处的重力加速度大小为( )
A.
0
B.
C.
D.
单选题
普通
3. “祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季。假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一,且火星的冬季时长约为地球的1.88倍。火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动。下列关于火星、地球公转的说法正确的是( )
A.
火星公转的线速度比地球的大
B.
火星公转的角速度比地球的大
C.
火星公转的半径比地球的小
D.
火星公转的加速度比地球的小
单选题
容易